| Project/Area Number |
19J23697
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
本山 智晴 静岡県立大学, 薬食生命科学総合学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | TDH / KBL / Cupriavidus necator / EDMP / Pyrazine synthesis / L-threonine / 含窒素ヘテロ環式化合物 / ピラジン / 3-エチル-2,5-ジメチルピラジン / L-スレオニン / L-スレオニン脱水素酵素 / 2-アミノ-3-ケトブチル酸CoAリガーゼ / ピラジン化合物 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Research at the Start |
生物に広く存在し、香料や医薬品でもあるピラジン化合物は、非酵素的に産生されると考えられていた。しかし、いくつかの細菌において、ピラジン生合成経路の存在が示唆されている。その生合成経路に関わる酵素を同定・応用利用することができれば、酵素法によりピラジンなどの含窒素ヘテロ環式化合物を合成することが可能になる。
申請者は、短鎖型L-スレオニン脱水素酵素 (TDH) に加え、新たにピラジン合成酵素 (PyrS) を複数の細菌のゲノム上に見出し、PyrSがTDHの代謝物からピラジンを合成することを発見した。そこで本研究では、これら酵素を組み合わせて含窒素ヘテロ環式化合物の酵素的合成法の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cupriavidus necator由来L-threonine 3-dehydrogenase (CnTDH) および2-amino-3-ketobutyrate CoA ligase (CnKBL) が関与する、L-Thrを起点とした3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine (EDMP) 合成機構の解明およびその知見をもとにしたピラジンの化学酵素的合成を目指した研究を行った。2021年度は、1. 二機能性を有するCnKBLの反応速度論解析、2. CnKBLのX線結晶構造解析による二機能性の起源の解明、3. TDHとKBLが関与するL-Thrを起点としたEDMP合成機構の推定、4. 化学酵素的に合成されるEDMPの収率の決定、5. 一連の研究から得られた知見をもとにした多様なピラジンの化学酵素的合成を行った。
今年度の研究およびこれまでの研究成果を総合することで、L-Thrを起点とするEDMP合成機構の解明および多様なピラジンの化学酵素的合成に成功した。さらに、他の生物種由来のKBLもCnKBLと同様にKBL活性とTA活性の二機能性を有していることを確認しているため、TDHとKBLが関与するEDMP合成機構は、tdhおよびkbl遺伝子が保存されている生物種において共通する機構であると考えられる。以上の研究成果は、申請者が筆頭著者としてCommunications Chemistry誌に発表済みである。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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